[发明专利]高超声速飞行器多传感器故障的非线性自愈合控制方法

权利要求书

1.一种高超声速飞行器多传感器故障的非线性自愈合控制方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，针对高超声速飞行器巡航阶段纵向非线性模型，采用输入输出反馈线性化技术，得到高超声速飞行器纵向仿射非线性系统；

步骤2，针对步骤1得到的纵向仿射非线性系统，建立滑模面，设计无故障情况下的滑模控制器；

步骤3，对原健康系统注入多传感器恒偏差故障，针对该带有多传感器故障的系统，设计故障估计方案，具体如下：针对速度通道设计非线性自适应观测器；针对高度通道，设计反步滑模观测器来估计状态量与传感器故障；

步骤4，根据步骤3获得高度与速度传感器故障估计结果后，设计容错控制器，对高度传感器与速度传感器的输出信号进行补偿。

2.如权利要求1所述的高超声速飞行器多传感器故障的非线性自愈合控制方法，其特征在于：所述步骤1中，高超声速飞行器巡航阶段纵向非线性模型如下：

其中，U，L，D，M_yy分别代表推力、升力、阻力和俯仰力矩；I_yy表示转动惯量，μ是万有引力常数，r为距地心的径向距离且r＝h+R_e，R_e为地球半径，α是攻角，γ是偏航角，ρ是大气密度，V是水平方向速度，q是俯仰角速率，是升降速度，h是飞行高度，β_U为发动机油门开度，定义纵向模型控制向量z^T＝[V γ α β_U h]；

力和力矩计算公式与系数如下：

其中，c_e为常数，取值c_e＝0.0292；c是平均空气动力弦长；S是参考机翼面积，C_U,C_L,C_D,C_M(α),C_M(δ_e),C_M(q)分别是相关的空气动力系数参数。

3.如权利要求2所述的高超声速飞行器多传感器故障的非线性自愈合控制方法，其特征在于：所述步骤1中，采用输入输出反馈线性化技术，转化为如下的仿射非线性形式：

其中

其中

π₂＝[π₂₁ π₂₂ π₂₃ π₂₄ π₂₅]

其中，β_Uc为发动机油门开度的指令值，β_U为发动机油门开度，δ_e为舵面偏转角度，g₁₁,g₁₂,g₂₁,g₂₂是控制参数矩阵，ψ₁，ψ₂，π₁，π₂分别是关于状态变量的系统方程的一阶和二阶偏导数，x＝[V γ h α q β_U]^T是状态变量，F_V,F_h是仿射非线性参数矩阵，ω_n为发动机模型的频率，β₀是侧滑角初值，控制变量输入z_u＝[δ_e β_U]。